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灣區逐夢 | 路中華:打破“套路”求解千億腦神經元之謎

時間:2019-08-16  來源:深圳商報記者 袁斯茹 文本大小:【 |  | 】  【打印

   【慶祝新中國成立70周年,獻禮中科院建院70周年,深圳先進院推出“引領科學風尚 傳承科學精神”系列人物報道,樹立先進典型,凝聚榜樣力量,講述科技工作者的精彩故事及取得的最新成果,弘揚他們報效祖國、服務社會的奉獻精神,求真務實、勇于創新的科學精神,不畏艱險、勇攀高峰的探索精神,團結協作、淡泊名利的團隊精神。】

 

  大腦擁有近千億個神經元,它們如何連接形成神經環路并有序工作,是腦科學一直探究的謎題。

  “人見了老虎會害怕,產生汗毛倒豎、瞳孔放大、拔腿就跑等一系列應激反應,都是由大腦里的神經環路控制的。”中國科學院深圳先進技術研究院腦所腦編輯中心主任路中華的研究,就是要找到這些功能性神經環路,并解釋其中的運轉原理。

深圳先進院腦所腦編輯中心主任路中華

  不僅如此,路中華還致力于腦疾病診斷干預策略的開發。“自閉癥、抑郁癥、老年癡呆癥等腦疾病,正困擾著越來越多人的生活,并帶來沉重的社會負擔。我們希望在攻克這些疾病上取得突破。”

  全新動物模型探究自閉癥難題

  目前許多腦疾病都無辦法根治。以老年癡呆癥為例,過去40年全世界投入了數千億美元,但仍未找到有效藥物。

  路中華介紹,研究疾病有一個相對標準的“套路”:首先制備一個動物模型,讓動物患上同樣的病;然后研究疾病機理,尋找治療方法;如果能把動物的病治好,就可以嘗試將同樣的技術應用到臨床試驗,經有關部門審定,確定療效與安全性后,相關治療方法將投入實際運用。  

  但這種“套路”在腦疾病研究中卻屢遇困難。“通常用來做疾病研究的傳統模式動物如嚙齒類動物,其大腦構造和人類差別較大,基于這類動物開發的治療方法在臨床中屢遭失敗。”路中華說,“因此突破腦疾病研究,迫切需要利用神經系統和人類更接近的動物制備模型,比如非人靈長類動物。這也是在‘套路’中尋求突破。”

神秘而復雜的人類大腦神經系統(圖片來自網絡)

  路中華分享了突破“套路”的最新成果:今年6月,深圳先進院腦認知與腦疾病研究所團隊,依托深港腦科學創新研究,在所長王立平及副所長周暉暉帶領下,和多個國際團隊聯合攻關,成功制備出新型模擬人類自閉癥SHANK3基因突變的非人靈長類動物模型。

  自閉癥是一種較為常見的、嚴重的神經發育性疾病,主要癥狀為社交障礙、語言障礙和重復刻板行為,甚至伴有智力障礙。根據《中國自閉癥教育康復行業發展狀況報告》顯示,目前中國自閉癥患者已超1000萬,其中0到14歲兒童患者愈200萬,且患病率仍有上升趨勢,目前醫學界尚未探知其確切病因和發病機制。 

  “我們針對與自閉癥發生高度相關的SHANK3基因進行深入研究,并發現攜帶SHANK3突變的非人靈長類動物,出現了和自閉癥人群相似的行為以及大腦連接的異常。”路中華說道。 

該成果今年6月發表于《自然》雜志

  這一模型的建立為自閉癥機理的解析以及臨床干預方法的發展奠定了重要基礎,是近年來國際神經科學界在腦疾病動物模型研究方向取得的關鍵性突破之一。該成果以長文形式發表于國際頂級期刊《自然》(Nature)雜志。

  給大腦活動繪一幅圖

  路中華還分享了腦編輯中心團隊的另一最新科研成果:研發出新一代的靈長類腦結構與功能圖譜技術,即“給大腦活動繪一幅圖”。

  據介紹,在神經系統中,神經細胞之間相互連接形成神經環路。神經環路以及神經連接的異常,在神經精神疾病的發生和臨床表現中起到關鍵作用,其核心機制的解析是發展新的診斷方法和治療策略的必要條件。腦結構與活動圖譜技術,是解析腦在正常和疾病狀態下環路與突觸機制的基石和重要研究方向。

團隊研究的腦結構與功能圖譜技術

  目前,國際上尚無成熟高效地解析靈長類腦圖譜的工具和方法,路中華課題組借助在低等模式生物中的研究成果,發展了新的腦圖譜解析策略,開發了一系列靈長類神經環路示蹤工具,成功實現了對靈長類動物腦圖譜的示蹤和繪制,有望填補這一領域的空白。

  將科研點滴融入生活

  在2016年加入深圳先進院之前,路中華曾在美國從事嗅覺方面的博士后研究,師從諾貝爾獎得主琳達·巴克,并在《科學》《自然》等國際頂級期刊上發表多篇論文。

  談起他的研究,路中華瞬間化身科普達人,深入淺出,娓娓道來。他隨手從辦公桌上拿出幾根不同顏色的別針一字排開,“簡單來說,我們假設大腦嗅覺皮層里有很多不同顏色的開關,每個開關負責不同的功能。比如小鼠聞到了天敵的氣息,就自動開啟‘紅色開關’,我們的研究就是要找出每個‘開關’對應控制的行為。”路中華解釋道。

路中華(左一)指導學生實驗

  博士后研究結束后,路中華看到了腦科學及腦疾病研究的潛力,同時出于一直以來對神經科學的興趣,他決定調整方向,重點研究腦疾病。當時深圳先進院已經搭建了相對完善的非人靈長類動物研究平臺,“雖然在國外待了十幾年,但還是感覺回國更有歸屬感”。

  科學原理神秘而復雜,但路中華非常善于用生動的比喻來解釋自己的研究,例如,他將最近研究的帕金森疾病原理,比作患者大腦中控制運動的“油門”失靈,課題組的目標是給患者的大腦里裝一個“假油門”,并通過藥物刺激,讓患者大腦中的“剎車”和“油門”像正常人一樣工作。

路中華研究員在SELF格致論道現場

  這種將科研融入生活點滴的習慣,也許和路中華對工作的投入有關,“我一周工作七天,幾年來天天如此,不是因為我本人有多么勤奮,而是因為要完成的工作太多。我們的研究對攻克腦疾病來說,僅僅是萬里長征開始的第一步。”路中華最后表示。

  中共黨員路中華:黨員一定要嚴格要求自己,踏踏實實做好本職工作,在科研工作中認真踐行黨的路線、方針和政策。

太阳征程闯关
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